DD291742A5 - Verfahren und anlage zum anaeroben abbau von hochbelasteten prozessabwaessern - Google Patents

Verfahren und anlage zum anaeroben abbau von hochbelasteten prozessabwaessern Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum anaeroben Abbau von hochbelasteten Prozeszabwaessern, wie sie insbesondere bei der chemischen Industrie, bei Papierfabriken, bei Zellulosefabriken, bei Fischfabriken, bei der Alkoholproduktion und -vernichtung od. dgl., anfallen, wobei der CSB-Gehalt bis zum 106 mg/l oder mehr betragen kann. Das Verfahren besteht darin, dasz in mindestens einem Faulbehaelter bei etwa 34C ein Faulprozesz durch Umwaelzen von normalem Klaerschlamm in Gang gesetzt wird, wobei nach dem Einfahren des Faulprozesses ohne Beifuegung von kommunalem Faulschlamm eine Umstellung auf chemische Prozeszabwaesser durchgefuehrt wird. Anschlieszend wird der Faulschlamm entnommen, angeflockt und dem externen Kreislauf zur Umwaelzung des Faulschlamms im Faulbehaelter wieder zugefuehrt. Figur{anaerober Abbau; Prozeszabwaesser; Faulbehaelter; Klaerschlamm, anflocken; Umwaelzung; CSB-Gehalt}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum anaeroben Abbau von hochbelasteten Prozeßabwässern, wie sie insbesondere bei der Chornischen Industrie, bai Papierfabriken, bei Zellulosefabriken, bei Fischfabriken, bei der Alkoholproduktion und -Vernichtung od. dgl., anfallen, wobei der CSB-Gehalt bis zum 10smg/I oder mehr betragen kann. Sie gibt ferner eine bevorzugte Anlage zur Durchführung des Verfahrens an.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Bei kommunalen Kläranlagen ist es bekannt, den Klärschlamm einem normalen Faulprozeß zu unterwerfen, bei welchem der Klärschlamm einem Faulbehälter zugeführt wird, in dem durch verschiedene prozessuale Verfahren ein Abbau des Klärschlamms erfolgt, der einem Nachreiniger zugeleitet wird.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, Prozeßabwässer der gattungsgemäßen Art auf kostengünstige Weise abzubauer.. In der DE-PS 3335984 ist ein Verfahren zur anaeroben Reinigung chemischer Industrieabwässer, die in gelöster Form organischchemische Verbindungen mit Ausnahme nicht substituierte und halogensubstituiorte aliphatische Kohlenwasserstoffe enthalten, vorgeschlagen, bei dem zusätzlich Schlamm eingeleitet wird. Das vorbekannte Verfahren besteht darin, daß der anaerobe Abbau gemeinsam mit zugemischtem kommunalem Klärschlamm erfolgt. Damit soll erreicht werden, daß chemische Industrieabwässer gemeinsam mit dem zugemischten, kommunalen Klärschlamm anaerob abgebaut werden.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum anaeroben Abbau von hochbelasteten Prozeßabwässern zu schaffen, bei dem unverdünnte Abwasser hoher Konzentration anaerob durch Ausfaulung unter Energierückgewinnung abgebaut werden, wobei das selbständige Aufbereiten von Prozeßabwässern ohne zusätzliche Eingabe von kommunalem Schlamm oder irgendwelchen Impfschlämmen erfolgen soll und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in mindestens einem Faulbehälter bei ca. 34"C ein Faulprozeß in Gang gesetzt wird, daß ein Faulschlamm durch Abziehen im unteren Bereich und Zuimpfen im oberen Bereich des Faulbehälters mittels einer Pumpe über einen externen Kreislauf durch kontinuierliche Umwälzung vermischt wird, wobei gleichzeitig Faulwasser in verschiedenen Höhen des Faulbehälters unter Einleitung von Sauerstoff eingebracht wird, um eine ständige, gute Durchmischung des Faulbehälterinhaltes zu gewährleisten, wobei nach dem Einfahren des Faulprozesses ohne Beifügung von kommunalen Faulschlamm eine Umstellung auf chemische Prozeßabwässer derart durchgeführt wird, daß die Prozeßabwässer in einzelnen Behältern getrennt und zuvor analysiert werden und von den Behältern in Abhängigkeit des Faulungsprozesses in einem Mischbehälter nach einer gewissen Zusammensetzung vorgemischt und kontinuierlich für ca. 24 Stunden dem Faulungsprozeß im Faulbehälter zugeleitet werden, wobei anfallender Faulschlamm einem dem Faulbehälter vorgeschalteten Flockerbehälter zugeleitet wird, um eine genau dosierte Menge eines Flockungsmittels zuzugeben und mittels Rührer mit dem Faulschlamm zu durchmischen, wobei der ausgeflockte Faulschlamm wiederum dem externen Kreislauf zur Umwälzung des Faulschlammes im Faulbehälter zugeführt wird und wobei über den Flockerbehälter eine Verdrängung erfolgt und in einem zweiten, nachgeschalteten Behälter ein Absetzen des gröbsten Schlammes erfolgt, worauf das Trübwasser einem dritten und ggf. vierten Behälter zum Absetzen der noch vorhandenen Schlammanteile zugeleitet wird, worauf das im letzten Behälter verdrängte Trübwasser entweder über einen Pufferbehälter einer biologischen Stufe zugeführt oder über eine Pumpe dem Faulbehälter zugeleitet wird, und daß das im Faulbehälter erzbugte Gas einem Gasbehälter zugeführt und anschließend gereinigt einem Entnahmesystem oder einer Abfackeleinrichtung zugeführt wird.
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß durch das primäre Ingangsetzen des Faulungsprozesses mit Faulschlamm und dem sekundären Umstellen des gesamten Faulungsprozesses auf chemische Prozeßabwässer ein anaerober Abbau der eingangs gerannten, hochbelasteten Prozeßabwässer in einfacher Weise unter Energierückgewinnung möglich ist, da nach dem Verfahren gemäß der Erfindung auch hochkonzentrierte Abwasser zur Ausfaulung und zum Abbau gelangen können. Dies ist insbesondere durch Flockung des Schlammes und die Rückführung des Schlammes in den Faulungsprozeß möglich, wobei dieser Prozeß nunmehr ohne Zugabe von Fremdstoffen ablaufen kann. Außerdem wird durch die Zusammenführung der Abwasserchargen in dem Mischer eine dosierte Beschickung mit dem umgewälzten Faulschlamm, und damit während der Faulung möglich.
Durch die Rückführung des eigengebildeten Schien rnes in den Kreislauf, der einen weiteren Schlamm aufbaut, kann der Faulungsprozeß aufrechterhalten werden, wobei der Abbau verhältnismäßig schnell vonstatten geht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe weiterhin durch eine Anlage gelöst, die beinhaltet einen Faulbehälter mit einer externen Umwälzleitung in der sich eine Pumpe zur Umwälzung des gesamten Faulschlamminhaltes befindet, wobei Zuleitungen zum Faulbehälter in verschiedenen Höhen angebracht sind, einen dem Faulbehälter nachgeschalteten und mit diesem über eine Leitung verbundenen Flockerbehälter mit einem Vorratsbehälter für das Flockungsmittel und einem Rührer, nachgeschaltete und mit Leitungen verbundene Behälter wobei der letzte Behälter über eine Leitung mit einem Pufferbehälter verbunden ist und in der Leitung eine Abzweigung für das Trübwasser vorgesehen ist, die mit einer Pumpe verbunden ist, welche mit dem Kreislauf in Verbindung steht, eine mit dem Behälter verbundene Abzweigleitung, die über eine Pumpe mit dem I lislauf in Verbindung steht, eine an der Oberseite mit dem Faulbehälter verbundene Gasleitung, die zu einem Behälter führt, von wo eine Leitung zu einer Gaswäsche bzw. Schaumfalleneinrichtung führt, deren Ausgang mit einem Gasmeßbehälter verbunden ist und die
entsprechende Leitung zu einem Gasgenerator bzw. einer Abfackelvorrichtung führt, Behälter für Neutralisationsmittel, die über eine Rohrleitung mit einem Mischer verbunden sind, welcher ebenfalls über Rohrleitungen mit Behältern verbunden ist, die zur Aufnahme der einzelnen Prozeßabwäseer dienen, wobei der Ausgang dee Mischers über eine Rohrleitung mit dem Faulbehälter verbunden ist und durch einen Kleinkompressor für Luftsauerstoff der Überleitungen mit dem Faulbehälter verbunden ist. Weiterhin ist erfindungsgemäß, daß zur Messung der wichtigsten Parameter Meßgeräte für die pH-Messung, die Redoxmessung, die Temperaturmessung, die Leitfähigkeitsmessung sowie im oberen Teil der Gashaube des Faulbehälters zur Oj-Messung an den entsprechenden Meßstellen installiert wird.
Ausführungsbeispiel
Anhand der Zeichnung soll am Beispiel des schematischen Aufbaus der Anlage das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden.
Die in der Fig. dargestellte Anlage besteht im wesentlichen aus einem Faulbehälter 1 mit dem darin befindlichen Faulschlamm 2, einer externen Umwälzleitung, die den Kreislauf 3 bildet, mit der der gesamte Faulschlamm 2 über die Pumpe 4 umgewälzt werden kann. Die Pumpe 4 zieht den Faulschlamm an der unteren Trichterspitze des Faulbehälters 1 ab und führt ihn über den oboren Kopfpunkt wieder in den Faulbehälter 1 ein. Gleichzeitig kann der Faulschlamm durch die in verschiedenen Höhen angebrachten Zuleitungen 5 eingeführt werden, so daß eine ständige, hunderprozentige Durchmischung des
Faulbehälterinhaltes gewährleistet ist. .
Nachdem der Faulprozeß eingefahren ist, wird der hochaktive Schlamm aus den chemischen Abwässern aus einem Mischer 24 über eine Zuleitung 6 mittels einer Pumpe 18, die auch Trübwasser führen kann, in den Kreislauf 3, und damit in den Faulbehälter 1, eingeführt, ohne daß ein weiterer Zusatz von normalem Faulschlamm erfolgt.
Der im Faulbehälter 1 verdrängte Faulschlamm wird über eine Leitung 7 einem vorgeschalteten Flockerbehälter 8 zugeführt, dem von einem Vorratsbehälter 9 ein Flockungsmittel über ein Magnetventil, genau dosiert, zugeleitet wird. Im Flockerbehälter 8 ist ein Rührer 10 installiert, der langsam laufend das Medium total durchmischt, wobei sich eine sehr gute Schlammflocke ausbildet.
Die Verdrängung nrfolgt über eine Leitung 11 in einen weiteren, nachgeschalteten Behälter 13, in dem sich der gröbste Schlamm absetzt. Das vorhandene Trübwasser wird in einen weiteren Behälter 14 geleitet, in dem sich ein geringer Teil Schlamm absetzt.
Der gleiche Vorgang ergibt sich auch im Behälter 15. Das verdrängte Trübwasser wird dann über die Leitung 16 einem Pufferbehälter 17 zugeführt, von wo es einer biologischen Stufe zugleitet wird. Außerdem kann das Trübwasser über die Pumpe 18 dem Kreislauf 3, und damit dem Faulbehälter 1, zugeleitet werden.
An der Oberseite des Faulbehälters 1 kann über eine Leitung 19 das im Faulungsprozeß entstehende Gas entnommen werden, das einem Behälter 20 zugeleitet wird, von wo es zu einer Gaswäsche bzw. Schaumfalle 21 geleitet wird. Von hier aus wird das Gas einem Gasmeßbehälter 22 zugeleitet, in dem genau täglich anfallende Abwassergasmenge gemessen wird. Das Gas wird dann über eine Leitung 23 zu einem Gasgenerator bzw. einer Abfackelvorrichtung geführt.
Der Faulungsprozeß im Faulbehälter 1 wird bei ca. 340C geführt. Durch das relativ schnelle Absetzen und Umpumpen der Schlammasse ist eine merklicht' Abkühlung nicht vorhanden. Die Kontaktzeit, die der Schlamm durchführt, ist verhältnismäßig
Zur Durchführung des Faulungsprozesses werden Neutralisationsmittel benötigt, die in den Behältern A und B vorhanden sind.
Diese in den Behältern vorhandenen Neutralisationsmittel werden dem Prozeß je nach Bedarf zudosiert, wobei der Behälter A für saure Neutralisation und der Behälter B für alkalische Neutralisation vorgesehen ist. Die Behälter C, D, E, F und G, deren Anzahl beliebig ist, dienen cer Aufnahme der einzelnen Prozeßabwässer der chemischen Industrie. Bisher sind in jedem größeren Betrieb oder Chemiewerk viele Abwasserströme vorhanden, die zum Teil heute noch unkontrolliert zusammenlaufen und nur praktisch biologisch etwas nachbehandelt werden. Dabei sind keine Kenntnisse vorhanden, was in diesen Abwasserströmen überhaupt vorhanden ist. Proben dieser einzelnen Abwasserströme werden nun in den Behältern C bis G getrennt, aufgefüllt und einzeln getestet in Abhängigkeit vom Faulungsprozeß. Dieser Test bezieht sich darauf, wie weit der Abbau möglich ist und was mit diesem Stoff im Faulungsprozeß in einer anaeroben Stufe geschieht. Es hat sich gezeigt, daß ein einzelner Stoff, der schwer biologisch anaerob abbaubar ist, in Verbindung mit anderen Stoffen sehr gut anaerob abbaubar ist. Aus diesem Grunde ist den einzelnen Behälter C bis G ein Mischer 24 nachgeschaltet, in dem die Stoffe zusammengefahren und genau nach einer gewissen Zusammensetzung vorgemischt und dann dem Prozeß zugeleitet werden. Die Zu ührung kann über die Zuleitung 6 direkt in die Mischung erfolgen. Mit der Rückführungsleitung 26 kann Impfschlamm aus dem Kreislauf 3 abgezogen und in den Mischer zurückgeführt werden. Der Abbau der verschiedenen Stoffe, die zusammengeführt sind, wird kontinuierlich aus den Behältern C bis G abgezogen, über den Mischer 24 geleitet und kontinuierlich über 24 Stunden dem Prozeß zugegeben.
Die Anlage weist ferner einen Kleinkompressor 25 auf, mit dem Luftsauerstoff dem anaeroben Prozeß zugeführt werden kann.
Der Luftsauerstoff kann entweder über die Leitung 26 von oben oder in verschiedenen Höhen über die Leitungen 27 dem Faulschlamm zudosiert werden. Dieser Luftsauerstoff hat die Aufgabe, die Reduzierung und die Bildung von Schwefelwasserstoff zu verhindern.
Die Umwälzung des Faulschlammes im Faulbehälter 1 erfolgt kontinuierlich über die Pumpe 4, und zwar einmal von oben acht Stunden, acht Stunden in der Höhe des obersten seitlichen Einlasses end acht Stunden in der Höhe des unteren seitlichen Einlasses. Dadurch wird eine totale Sicherstellung der kompletten Umwälzung erreicht und gleichzeitig verhindert, daß Ablagerungen im Faulbehälter 1 entstehen.
Es ist hervorzuheben, daß das Wasser über die Pumpe 18 schon hier mit dem Prozeßschlamm aus dem Mischer 24 vermischt wird, die Umwälzleitung des Kreislaufes 3 und den Faulbehälter 1 durchläuft, hier verdrängt und im Flockenbehälter 8 angeflockt wird. Im Behälter 13 wird der Schlamm über die Leitung 12 mittels der Pumpe 12 a abgezogen und kontinuierlich zurückgeführt,
um wieder in den laufenden Strom eingemischt zu werden. Der Überschuß des Wassers geht, wie oben dargestellt, über die Leitung 16 zum Pufferbehälter 17 und der nachfolgenden biologischen Stufe. Es muß von Zeit zu Zeit Schlamm aus dem Prozeß entnommen werden, was in den beiden Behältern 14 und 15 erfolgt.
Das Bemerkenswerte der erfindungsgemäßen Anlage ist, daß dieser eingefahrene Prozeß, der sich aufgebaut hat, aus eigenen Prozeßabwässern Schlamm entwickelt, Schlamm rückführt und Schlamm aufbaut und in ausgezeichneterweise funktioniert und auch verhältnismäßig große Stöße von anderen Schadstoffen verträgt. Der CBS-Abbau liegt derzeit bei rund 75 bis 80%. Der
AOX-Abbau liegt in der Höhe von BO bis 86%. Dabei wurde mit 30,9mg/l eingefahren. Am Ausgang wurden Werte kleiner als 0,1 mg/l festgestellt. Ferner können dje Kontaktzeiten beliebig gesteigert werden. Es ist eine verhältnismäßig lange Kontaktierung vorhanden, so daß der Prozeß problemlos läuft. Es ist auch möglich, den Prozeß über das Wochenende oder in abwasserarmen Zeiten abzuschalten und intern weiterzuführen, so daß die Biomasse immer am Leben bleibt und aktiv ist. Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, daß es auch unabhängig ist von vielen anderen Eigenschaften, die der normale Faulungsprozeß mit sich führt. Es ist also ohne weiteres nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Abwasseranfall in einem Betrieb zu erfassen, die einzelnen Abwasserströme zu ermitteln, zu testen und dann eine Zusammenstellung zu ermitteln, die den Faulungsprozeß einwandfrei funktionieren läßt. Selbstverständlich können die einzelnen Chargenbehälter C bis G bei einer Großanlage entfallen. Hier worden die Abwasserströme in vorgeschalteten Pufferbehaltern zusammengeführt, wo .sie einzeln abgerufen werden können. Die Neutralisationsbehälter Λ und B müssen vorhanden sein, wobei das Kernstück der gesamten Anlage der Faulbehälter 1 mit der Gaserzeugung und den nachgeschalteten Systemen ist. Es ist ferner selbstverständlich, daß die Anlage an den entsprechenden Teststellen verschiedene Instrumente zur Prozeßführung benötigt. Erforderlich ist einmal als wichtiger Parameter die pH-Messung, die Redoxmessung, die Temperatur, die Leitfähigkeit sowie zusätzlich im oberen Teil der Gashaube des Faulbehälters 1 eineOvMessung.

Claims (3)

1. Verfahren zum anaeroben Abbau von hochbelasteten Prozeßabwässern, wie sie insbesondere bei der chemischen Industrie, bei Papierfabriken, bei Zellulosefabriken, bei Fischfabriken, bei der Alkoholproduktion und -Vernichtung od. dgl., anfallen, wobei der CSB-Gehalt bis zum 106ml/l oder mehr betragen kann, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Faulbehälter bei ca. 340C eir Faulprozeß in Gang gesetzt wird, daß ein Faulschlamm durch Abziehen im unteren Bereich und Zuimpfen im oberen Bereich des Faulbehälters mittels einer Pumpe über einen externen Kreislauf durch kontinuierliche Umwälzung vermischt wird, wobei gleichzeitig Faulwasser in verschiedenen Höhen des Faulbehälters eingebracht weiden kann, um eine ständige, gute Durchmischung des Faulbehälterinhalts zu gewährleisten, wobei dem Prozeß Sauerstoff in geringen Mengen zur Reduktion von H2S zugeführt wird, wobei nach dem Einfahren des Faulprozesses ohne Beifügung von kommunalem Faulschlamm eine Umstellung auf chemische Prozeßabwässer derart durchgeführt wird, daß die Prozeßabwässer in einzelnen Behältern getrennt und zuvor analysiert werden und von den Behältern in Abhängigkeit des Faulungsprozesses in einem Mischbehälter nach einer gewissen Zusammensetzung vorgemischt und kontinuierlich dem Faulungsprozeß im Faulbehälter zugeleitet werden, wobei anfallender Faulschlamm vom Faulbehälter einem nachgeschalteten Flockerbehälter zugeleitet wird, dem eine genau dosierte Menge eines Flockungsmittels zugegeben und mittels Rührer mit dem Faulschlamm durchmischt wird, wobei der angeflockte Faulschlamm nun wiederum dem externen Kreislauf zur Umwälzung des Faulschlammes im Faulbehälter zugeführt wird und dem Kreislauf anfallendes Prozeßabwasser zugeführt wird und wobei über den Flockerbehälter eine Verdrängung erfolgt und in einem zweiten, nachgeschalteten Behälter ein Absetzen des gröbsten Schlammes erfolgt, worauf das Trübwasser einem dritten und ggf. vierten Behälter zum Absetzen der noch vorhandenen Schlammanteile zugeleitet wird, worauf das im letzten Behälter verdrängte Trübwasser entweder über einen Pufferbehälter einer biologischen Stufe zugeführt oder über eine Pumpe dem Faulbehälter zugeleitet wird, und daß das im Faulbehälter erzeugte Gas einem Gasbehälter zugeführt und anschließend gereinigt einem Entnahmesystem oder einer Abfackeleinrichtung zugeführt wird.
2. Anlage zum anaeroben Abbau von hochbelasteten Prozeßabwässern, gekennzeichnet durch einen Faulbehälter (1) mit einer externen Umwälzleitung, in der sich eine Pumpe (4) zur Umwälzung des gesamten Faulschlamminhaltes befindet, wobei die Zuleitungen (5) zum Faulbehälter in verschiedenen Höhen angebracht sind, einen dem Faulbehälter (1) nachgeschalteten und mit diesem über eine Leitung (7) verbundenen Flockerbehälter (8) mit einem Vorratsbehälter (9) für das Flockungsmittel und einem Rührer (10), nachgeschaltete und mit Leitungen verbundene Behälter (13; 14; 15), wobei der letzte Behälter(15) über eine Leitung (16) mit einem Pufferbehälter (17) verbunden ist und in der Leitung (16) eine Abzweigung für das Trübwasser vorgesehen ist, die mit einer Pumpe (18) verbunden ist, welche mit dem Kreislauf (3) in Verbindung steht, eine mit dem Behälter (13) verbundene Abzweigleitung, die über eine Pumpe (12a) mit dem Kreislauf (3) in Verbindung steht, eine an der Oberseite mit dem Faulbehälter (1) verbundene Gasleitung, die zu einem Behälter (20) führt, von wo eine Leitung zu einer Gaswäsche bzw. Schaumfalleneinrichtung führt, deren Ausgang mit einem Gasmeßbehälter (22) verbunden ist und die entsprechende Leitung (23) zu einem Gasgenerator bzw. einer Abfackelvorrichtung führt, Behälter (A; B) für Neutralisationsmittel, die über eine Rohrleitung mit einem Mischer (24) verbunden sind, welcher ebenfalls über Rohrleitungen mit Behältern (C; D; E; F; G) verbunden ist, die zur Aufnahme der einzelnen Prozeßabwässer dienen, wobei der Ausgang des Mischers über eine Rohrleitung mit dem Faulbehälter (1) verbunden ist und durch einen Kleinkompressor (25) für Luftsauerstoff der Überleitungen mit dem Faulbehälter verbunden ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der wichtigsten Parameter Meßgeräte für die pH-Messung, die Redoxmessung, die Temperaturmessung, die Leitfähigkeitsmessung sowie im oberen Teil der Gashaube des Faulbehälters (1) zur GvMessung Meßgeräte an den entsprechenden Meßstellen installiert sind.
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
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